Traînée de condensation - Définition
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.
Introduction
Les traînées de condensation sont créés par la condensation de la vapeur d'eau émise par les moteurs d’avion à très haute altitude. Elles se produisent généralement à 10 000 m d'altitude avec un taux d'humidité de plus de 68% et une température à partir de -39°. Elles s'estompent souvent rapidement par sublimation mais se transforment parfois, dans des conditions propices d'hygrométrie et de température, en nuages artificiels analogues à des cirrus allongés. On les appelle aussi traînées de vapeur, traînées blanches ou encore contrail (pour condensation trail). Elles contribuent à modifier la chimie naturelle de la haute troposphère, de plus en plus touchée par la pollution atmosphérique de haute altitude.
Nature physico-chimique des trainées
Vues d'un satellite météorologique, ces traînées sont détectables dans le spectre visible de jour, mais on peut les suivre encore mieux en tout temps dans les 3 longeurs d'ondes de 8,5, 11,0 et 12,0 micromètres de l’infra-rouge. Ceci indique qu'elles contiennent de l'eau liquide et/ou des cristaux de glace et qu'elles impactent le bilan radiatif de l'atmosphère terrestre. Ces trainées contiennent aussi des aérosols de particules émises par les réacteurs, mais leur cinétique, et leurs modifications physico-chimiques sous l'effet de la température, des UV solaire et du rayonnement cosmique, de l'ozone et des gaz est encore mal comprise
L'imagerie satellitaire a permis de mieux comprendre leur dynamique dans la haute atmosphère et certaines interactions avec les facteurs climatiques. De nouveaux outils permettent de mieux comprendre la chimie et la physique des cirrus, mais aussi des contrails ainsi que leur processus de production et de disparition. Ces outils pourraient même à terme assurer un suivi permanent de leur production, évolution et impacts géoclimatiques.
C'est le cas du Lidar et en particulier du (LIDAR multi-longueur d’onde (JFJ - LIDAR). Cet appareil émet un faisceau laser à trois longueurs d'onde (355, 532 et 1064 nm) puis détecte les radiations rétro–diffusées : élastiques (Mie, 355, 532 et 1064 nm) ou inélastiques (Raman, 387, 407, 607, et 532 rotationnel). Il permet de travailler en temps quasi-réel, et à distance. Il analyse des profils thermohygrométrique (de température et de la teneur en eau), tout au long de la colonne d'air. Il détermine aussi des profils de propriétés optiques qui - via l'analyse des coefficients de rétro-diffusion et d’extinction - renseignent sur le contenu particulaire des aérosols présents.
L'étude de la dépolarisation de la lumière du laser rétrodiffusée (à 532 nm) renseigne sur le degré de présence d'eau et de glace, et éventuellement de particules minérales, dans les nuages. Ce type d'outil devrait donc aussi permettre de comprendre les éventuelles interactions entre contrails et particules minérales aérotransportées à échelle planétaire comme les poussières sahariennes (déjà étudié dans une thèse rendue en 2004) ou particules de nuage de cendres volcaniques, issues d'un accident, etc.
Évolution des traînées
Les traînées de condensation produites par les réacteurs sont beaucoup plus durables et communes que celle produites par les vortex au bout des ailes, car elles sont induites par une addition significative d’humidité absolue. Selon les conditions de pression, température, vent, etc., cette traînée pourra :
- Évoluer progressivement en nuage d’altitude plus ou moins épais, large et durable. Ce type de nuages dérive selon les vents d’altitudes et conserve souvent durant plusieurs heures la forme et la direction de la traînée. Ces cirrus artificiels persistants peuvent même s’installer pendant des jours ou des semaines ;
- Conserver une forme rectiligne ou se casser ou même prendre une forme de zigzag avant de disparaître ;
- Se dissoudre rapidement par évaporation/sublimation et/ou dispersion, en devenant invisible à nos yeux. Parfois seule une partie de la traînée ne se forme pas ou disparaît précocement, en raison d’un courant aérien qui la disperse localement ou de l’ombre portée d’un nuage situé entre le soleil et ce point (un tel phénomène est visible en haut à gauche de la photo ci-contre).
